de Sorin Dumitrescu şi Florica Pintea

Lemnul este resursa naturală cea mai folosită încă din cele mai vechi timpuri de către om, având multiple utilităţi: combustibil, material de construcţie pentru locuinţe, mobilă sau ambarcaţiuni. Componenta principală a lemnului, celuloza, este cea mai folosită pe scară largă în lume, depăşind de 20 de ori cantitatea de oţel întrebuinţată. Deşi lemnul este un material important în realizarea construcţiilor atunci când vine vorba despre ferestre se folosesc sticla şi mai nou masa plastică, termopanele, realizate din PVC.

Combinaţia dintre cele două elemente componente din alcătuirea sa, celuloza şi lignina

Geamurile termopan au apărut, deşi ele nu sunt acceptate de toată lumea, după ce cercetările au arătat că sticla nefiind un bun izolator se pierde o importantă cantitate de căldură. În schimb, acest lucru este binecunoscut, lemnul reprezintă un excelent izolator, dar nu are şi calitatea de a fi transparent. Şi, din această cauză, nu s-a pus problema realizării de ferestre sau de geamuri din lemn, deşi ramele acestora cele mai bune şi care respiră foarte bine sunt din lemn şi nu din PVC. Însă, vestea bună este că pe viitor putem spera în mod îndreptăţit la realizarea unor ferestre şi a unor geamuri din lemn, după ce oamenii de ştiinţă au reuşit să realizeze un lemn transparent. Profesorul de inginerie şi ştiinţa materialelor de la Universitatea din Bristol (Marea Britanie), Steve Eichorn, spune că tentative de obţinere a unui lemn transparent există de mai mulţi ani, cunocându-se calitatea acestuia de bun izolator, însă până acum nu au apărut şi rezultate. Lucrurile sunt însă pe cale să se rezolve. Acele încercări, chiar dacă ar fi avut finalitate, nu ar fi fost deloc benefice pentru sănătatea omului, deoarece pe lângă faptul că se consumă multă energie implicau utilizarea de substanţe chimice nocive. Însă un studiu publicat în ianuarie 2021 în revista Science Advances a scos la iveală faptul că ar fi foarte aproape realizarea lemnului transparent fără a se consuma o mare cantitate de energie şi fără compuşi chimici dăunători. În principiu ceea ce face lemnul să nu aibă transparenţă este combinaţia dintre cele două elemente componente din alcătuirea sa, celuloza şi lignina. Lignina absoarbe lumina, iar prezenţa cromoforilor, adică a unor grupuri de molecule prezente în moleculele sale, sunt cele care îi conferă lemnului culoarea maro.

Se utilizează peroxidul de hidrogen

Fibrele de lemn, în cea mai mare parte celuloză, sunt structuri tubulare şi aerul din aceste structuri care sunt goale împrăştie lumina şi astfel reduce şi mai mult transparenţa. Cei care au încercat, fără reuşită, să obţină un lemn transparent, aveau ca obiectiv îndepărtarea ligninei din structură şi înlocuirea sa cu o răşină, însă procesul de îndepărtare al ligninei presupunea folosirea unor compuşi chimici periculoşi. Problema, aparent nerezolvabilă, a fost însă recent soluţionată de cercetătorii de la Universitatea Maryland din SUA. Aceştia au demonstrat că lemnul poate fi făcut să devină transparent utilizând o substanţă des folosită de femei în arsenalul cosmetic pentru decolorarea părului: peroxidul de hidrogen. Peroxidul modifică structura cromoforilor, în sensul în care nu mai intră atâta lumină şi astfel dispare şi culoarea maro a lemnului, practic acesta nemaivând culoare. Procedura nici nu este complicată. Peroxidul de hidrogen se aplică pe lemn cu o pensulă şi după aceea, activat cu ajutorul luminii, produce un material alb şi strălucitor. Peroxidul este folosit deja pe scară largă în industria celulozei la producerea hârtiei, aceasta fiind şi explicaţia de ce hârtia este atât de albă. Pasta de lemn din care se obţine hârtia este albită cu acest produs şi de aici rezultă hârtia foarte albă. Pentru realizarea lemnului transparent însă după aplicarea cu pensula a peroxidului urmează umplerea fibrelor de celuloză goale din lemn cu răşină şi astfel lumina trece perfect prin lemn, care nu îşi schimbă nici proprietăţile mecanice pe care le are în mod obişnuit şi astfel se obţine lemnul transparent care poate înlocui cu succes sticla. Această tehnologie ar putea chiar în viitorul apropiat să revoluţioneze industria materialelor de construcţie. Pentru că aplicate bucăţilor mari de material aceste tehnici ar putea permite realizarea unor materiale de construcţie transparente, care să înlocuiască definitiv structurile din sticlă. Evident, mai este de lucru în acest sens, dacă se doreşte folosirea lemnului transparent pe scară largă, industrializată, care presupune obligatoriu utilizarea unui procedeu de mare amploare. Însă cercetătorii americani sunt optimişti şi spun că ziua în care acest lucru se va întâmpla nu este deloc departe.

Este mult mai rezistent decât sticla și mult mai biodegradabil decât plasticul

„Este foarte transparent, însă nu în totalitate. Pe măsură ce Soarele trece peste o casă cu ferestre din sticlă, unghiul la care lumina trece de sticlă se schimbă în timp ce Soarele se mișcă. Însă la o casă cu ferestre sau panouri din lemn transparent în loc de sticlă, lumina naturală trece direct prin lemn neschimbându-și unghiul în funcție de modul de mișcare al Soarelui”, susţine echipa de la Universitatea Maryland, condusă de profesorul Tian Li, autorul principal al studiului publicat în revista Science Advances. Nu doar americanii au fost preocupaţi de fabricarea unui lemn transparent. Şi la noi, în Europa, au existat astfel de preocupări şi acestea au avut parte de happy-end în Suedia, care este țara din Europa despre care se poate spune că este foarte legată de lemn și de industria lemnului. Este acoperită de păduri în proporție de 57% (peste 2,6 miliarde de copaci) și este una dintre cele mai mari exportatoare de cherestea și hârtie. Nu e de mirare că cercetătorii de aici s-au gândit că pot obține lemn transparent. Și chiar au reușit. Materialul obținut, un lemn translucid, este un foarte bun înlocuitor pentru sticlă și plastic, fiind mult mai rezistent decât sticla și mult mai biodegradabil decât plasticul.

Ar putea fi realizat şi în fabricarea telefoanelor mobile

Lars Berglund este cercetător la KTH Institutul Regal de Tehnologie (Royal Institute of Technology) din Suedia. El este cunoscut pentru obiceiul de a lua materiale obișnuite și a încerca să le descopere noi proprietăți. Cu ani în urmă el a creat un material compozit din fibră de sticlă pentru industria aerospațială, mult mai dur și mult mai ușor. S-a gândit să aplice lemnului suedez aceleași principii și să încerce să-i descopere sau să-i transfere noi proprietăți. Și a reușit să obțină un material compozit pe care l-a denumit lemn transparent. El a îndepărtat lignina dintr-un furnir foarte subțire printr-un procedeu asemănător obținerii hârtiei și a înlocuit-o cu un polimer. Lignina dă acea culoare maronie lemnului, așa că a obținut un compozit translucid, cu o transparență de 85%, procent pe care crede că-l va îmbunătății în timp. Avantajul noului material este că păstrează duritatea lemnului având totuși transparență. De asemenea, materialul este la fel de biodegradabil ca și lemnul. Potrivit cercetătorilor, combinația de lemn natural și polimer sintetic reprezintă o soluție mult mai durabilă și cu greutate redusă, comparativ sticlei convenționale. Preluat în industria smartphone, noul material ar putea face posibile telefoane mobile mai ușoare, cu ecrane care nu se sparg la impactul cu obiecte dure. Totuși, cercetătorii nu spun nimic despre rezistența la zgârieturi, aceasta fiind principalul motiv pentru care sticla este preferată în locul materialelor mai puțin dense, cum ar fi policarbonatul (plasticul transparent).